水体富营养化及其对策

水体富营养化及其对策,胡忠明,第一部分 概述,第二部分 对策,第三部分 治理方案的制定，优化 及评估,第二节 土壤环境背景值,第一节 现象及原因 一.现象 由于过多地向水体输入植 物营养物质，导致藻类性 繁殖，水质恶化的现象。 淡水中 称“水华” 海水中 称“赤潮”,现象1. 短时间内藻类大量繁殖，在水面形成数公分 厚的一层，随水浮动。 现象2. 水色深厚，或绿或红等。浑浊。 现象3. 水的气味腥臭，因水中藻类的不同可散发出 不同的臭味。如猪圈味，臭鱼味等。 现象4. 大量死鱼，甚至“翻塘”,二.原因 目前有两种理论：1.食物链理论（肖顿） 2.生命周期理论（利贝格） 2是目前广泛接受的理论。 藻类分子式（经验分子式，化学组成，Stumm）： C106H263O110N16P C 35% H 7.4 % O 49% N 6.3% P 0.9%,根据“最小限制因子定律”确定： N,P是水体富营养化的限制因子,P 是最主要的限制因子。,第二节 指标及评价标准 全世界无统一的指标和评价标准。 一.指标 常用指标有如下几种： TP 0.035 mg/L TN 0.3 mg/L SD 3 m Chl-a 0.008 mg/L COD 5-8 mg/L,二. 评价方法： 有多种方法，较简便的方法是卡尔森法： n TLI（） = Wj TLI(j) j=1 TLI （） : 总营养指数 TLI(j) ：单项营养指数 Wj: Wj = rij / rij Chl-a TP TN SD CODMn rij 1 0.84 0.82 -0.83 0.83,单项指数的计算： TLI = 10(2.5+1.086Chl-a ) TLI = 10(9.436+1.624 TP ) TLI = 10(50453+1.694 TN ) TLI = 10(5.118 1.94 SD ) TLI = 10(0.109+2.661 CODMn ),定性评价如下： TLI 30 贫营养（Oligotropher） 30TLI 50 中营养（Mesotropher） 50TLI 60 轻富营养（light Eutropher） 60TLI 70 中富营养（Middle Eutropher） 70TLI 100 重富营养 （Hyper Eutropher）,第三节 危害 一. 加速湖泊的衰老（最严重危害） 二. 破坏生物多样性 三. 水体的使用功能丧失 1.饮用功能 2.养殖功能 3.旅游功能,第四节 我国水体富营养化现状 一. 湖泊 1. 大型湖泊营养盐指标大大超标。 太湖和巢湖已是重度，其他 3 大湖是指 标超标，“只欠东风”。 2. 中型湖泊大多数已进入富营养化。 3. 小型湖泊（城市湖泊）基本处于严重富营 养化状态。 二. 海洋 我国从珠江到渤海近年来赤潮的频度越来 越高，间隔时间越来越短。,三. 河流 1. 城市内河富营养化严重。 如秦淮河，苏州河等。 2. 部分河流出现富营养化。 如汉江，黄浦江等 水库 部分水出现富营养化，如官厅水库，三峡部分 库区等。 结论：富营养化已是我国水环境的最严重环 境问题。,案 例,2007年 太湖蓝藻爆发(见附件),太湖蓝藻爆发,19日上午，在距离无锡市重要水源地贡湖水厂11公里的太湖梅梁湾西部水域出现了蓝藻聚集的情况 据中央电视台报道，记者在现场看见，附近4万平方米的水域已经呈现出蓝藻大规模聚集的情况，9艘打捞船正在加紧打捞蓝藻。 据无锡市农林局官员介绍，巡逻人员在该水域例行监测时发现了蓝藻聚集的情况，当天9时打捞人员就赶到现场开始打捞。,对市民的影响,据扬子晚报报道：“我们震泽新村的自来水怎么都是臭的啊？”“我是曹张新村的居民，家里的自来水都是臭的。”昨天上午起，报社热线接连接到市民投诉。他们反映，一夜之间，水管里流出的水如同下水道的水一般臭。 记者来到震泽二村54号303室。男主人宗清波打开厨房间的水龙头盛了一碗水送到记者鼻子边，一股难闻的臭味扑面而来。宗清波告诉记者，早晨起床后，他拿着毛巾洗脸，就明显地闻到有股臭味。昨天中午，宗清波和惠赛娟两口子靠着一只南瓜填了肚子，就是没敢用自来水煮饭。到了下午，两个人拨通了无锡市水质检测部门的电话。“水质受到了影响，所以才有臭味。你们可以买些 纯净水。”工作人员这样解答。宗清波赶紧跑到楼下买了一大桶纯净水。,超市售水状况,日下午时左右，记者走访了无锡市城区的大润发、家乐福等几家超市，发现各种瓶装、桶装的纯净水已被抢购一空，记者在现场还看到，不少市民开始大量购买其他品种的饮料，他们担心用变质水做饭影响健康。,政府部门的解决措施,1、在省政府批准于5月6日启动的“引江济太”工程基础上，昨天一早起，增加了“引江济太”调水容量，流量由原来的每秒170立方米提高到每秒240立方米。 2、要求市自来水总公司全力以赴，不计成本采取技术措施强化处理，提高自来水出厂水质。 3、水质监测相关部门要严格按照规定，加大监测力度，24小时值班，发现异常情况立即报告。 4、有关部门要加大对蓝藻的打捞力度。 5、商贸部门要组织好净水采购，力保市场供应和稳定。 6、近期将视天气情况实施人工增雨作业，努力改善水质。 同时，市政府连续召开的几次紧急会议提醒广大市民，面对生态灾害，要同舟共济、克服困难、共渡难关。,对我们的启示,确立大太湖防控的理念，进一步重视太湖上游的河荡保护，严禁氮磷含量高的污染物流入太湖； 在加大调水力度的同时，采取拦截、人工打捞、生态修复等多种方法； 建立蓝藻预警机制，利用太湖现有水利工程，控制太湖水体出流，增加入湖水量。,我的看法,由于自然原因和人为因素的共同作用，造成了这次以无锡为主要受害城市的太湖蓝藻暴发事件。让我们市民度过了3天的“缺水”日子，也深刻地体会到了保护太湖生态环境对我们生活的重要性。 政府部门的积极措施和及时的反思以及人们共同渡过难关的事实也让我们认识到积极、理性处理问题的重要性。,希望太湖在大家共同地治理下能够恢复往日的灵动美，成为名副其实的国家著名风景区,第二部分 对 策,第一节 外源污染控制 一. 点源污染控制技术 1. 生活污水控制技术 生活污水特点： 水量变化大 水质较稳定 有机物和氮磷含量高,（1）.城镇污水集中处理技术 90% 以上采用活性污泥法。 流程： 污水 格珊 初沉池 曝气池 污泥 出水 消毒池 二沉池 剩余污泥,选址： 1. 城市夏季主导风向下风处。 2. 与居住小区和公共建筑保持 距离，一般不小于300米。 3. 距离城市集中供水源地不小于 500米。 4. 其他原则。,（2）分散生活污水处理技术 除小型处理厂外可以因地制宜选 用： 生物塘技术 类型：好氧塘，兼性塘等。 特点：处理效果好 出水可资源化 投资及运行费用低 占地面积大 受气候及地理位置影响大,净化槽技术： 几个水处理单元集中在一台设备 中，主要依赖成熟的生化技术，使 出水达到排放标准。,（3）.生活污水的脱氮除磷工艺,缺氧、好氧生物脱氮工艺,80年代初开发，原理与Bardenpho相同,工艺,A/O法,乙酸苷 PHB,聚磷菌 吸收转化,聚羟基丁酸，储存于体内， 待吸收磷时供能,2. 工业废水脱氮除磷工艺 物理化学方法（吹脱，混凝沉淀，离 子交换等） 生物方法（硝化-反硝化脱氮，聚磷菌 除磷等）,Phostrip工艺流程,二. 面源污染控制技术 1.主要面源的类型 （1）.地表径流 （2）.农村面源污染 2 .控制技术简介 （1）.农田径流污染控制 （2）.村落污染控制,第二节 内源污染控制技术 内源污染主要包括： 底泥污染 养殖污染 旅游污染 船舶污染 主要讨论底泥污染控制,底泥环境疏浚 1. 流程 2. 底泥的利用,第三节 水质恢复技术 前两节是“堵”，本节是“疏”，关系根治。 生态智慧应是“疏”的主要着眼点。 一. 湖滨水生植被恢复工程 二. 人工浮床技术 三. 湖滨湿地技术,案例,南京玄武湖综合治理方案设计,4.3、玄武湖综合治理方案 设计拟采用综合治理方案，主要包括底泥清淤与循环利用、人工浮岛-生物接触氧化净化系统净化水质两部分内容。,4.3.1、清淤及底泥利用工程 1、清淤量及施工 采用彻底清淤方式，玄武湖水面约368公顷，玄武湖北湖和西南湖清淤泥层厚度约0.5m，东南湖清淤泥层厚度约0.8m，考虑施工可能性，清除淤泥层以约平均0.7m计，去掉一些死水区和水力流动差的区域，清淤面积以约330公顷计，则计算得清淤量为：,选用海狸4010型环保绞吸式挖泥船开挖，全封闭管道将底泥输送至淤泥处置堆场。 （1）设备调遣 海狸4010型环保绞吸式挖泥船可分体式拆装，主要设备可由陆路车运调遣进场，挖泥船分体后由平板车陆路运场，在湖区合适场地吊装下水拼装。 （2）管道铺设 泥浆用管道输送到郊外的弃土场。考虑到输送距离较远，为了增加水头，保证管道末端有足够的流速，管道中间增加一台泵站（接力泵）。,2、底泥利用 （1）底泥建材的公路拓宽工程 玄武湖东面太平门附近的 环湖路段与相邻的龙蟠路大约 有67米高差，此处龙蟠路段交 通压力大，拟将底 泥经过处理 后制作成的工程填土为建筑材料 在环湖路上修筑拓宽公路，并依 靠相邻龙蟠路段建造有柱走廊， 廊顶与龙蟠路平齐，可拓宽龙蟠路路面，缓解公路高峰期交通压力，而有柱走廊既不影响游客沿湖观瞻，在玄武湖总体景上也具有建筑美学价值，一举多得。,经计算得，约需要干化淤泥建材量为： 根据1m3含水率为95%的污泥其含水率降低与容积减少的函数关系曲线，当污泥含水率为10%时，污泥容积由1000L降为约50L，容积减少为原来的1/20，如图7所示。淤泥含水率与容积的关系可类似此曲线计算，玄武湖淤泥含水率约为P1=95%，而底泥制作建材的干泥含水率为10%左右，设为10%，P2=10%，按此曲线得，所需淤泥量为：,（3）淤泥做苗圃用土 设计将 的剩余湖泊底泥经晾晒风干处理，成为干化或半干化状态后，直接投入情侣园苗圃用土使用，按515kg/m2，连年施用，可使土壤有机质、全N、全P、碱解N、速效P含量显著增加，明显提高了土壤养分含量水平；同时调节了土壤水、气、热状况，进而改变了土壤容重、持水量和孔隙度等物理性状，对土壤保水、保肥及供水、供肥有重要作用。 （4）淤泥做肥料 拟将所剩的 淤泥投入复合肥的生产，经处理，底泥粉碎的含水率控制在15%20%，以28的配比与化肥混合,采用圆盘造粒工艺加工成有机、无机复混肥,氮、磷、钾养分总量达25%以上,产品质量符合国颁复混肥专业标准。,4.3.2 人工浮床-生物接触氧化系统 以湖泊底泥为部分原料的人工生态浮床，同时在浮床下悬挂生物接触填料,利用填料表面形成的生物膜和植物的综合作用对水体进行净化。,1、生态浮床 利用经过自然晾干处理的玄武湖底泥、闭孔膨胀珍珠岩、灰渣胶凝材料按一定比例混合，用机械搅拌均匀，制成无侧限抗压、抗折生态浮床，静置1d后脱模，在标准养护室(28d，25，相对湿度90%)里养护至预定龄期，即可投入使用。,浮岛单元之间以绳子、竹片纵向相连，形成 的浮床纵列，纵列间间隔一米，平行排列，浮床植被基结合其下悬挂的生物接触填料的拴接绳下的固定块和锚定型方式联合固定。,2、浮床植物 设计在人工浮床上种植一半美人蕉、一半风车草，浮床单元上设计栽植孔间距为 ，孔径3cm，每块浮床单元上栽种36株植物，用中泡海绵把苗株固定于孔内。 经过4个月的生长，在36株/m2的浮床上，风车草、美人蕉的氮磷积累量如下表所示,3、生物接触填料 设计拟在浮床下悬挂纤维软填料，以直拉均匀式布置,每平米悬挂9根。填料拴接绳上端固定在浮床下，下端接以固定块放于湖底。,生物接触氧化的供氧有如下途径： （1）玄武湖为天然湖泊，在自然风力、游船扰动等各种条件作用下其本身溶解氧可达到79mg/L(见表2),满足生物氧化所需； （2）人工生态浮床植物可通过光合作用产生氧气，并通过植物筛管输送到植物根部并释放到生物接触氧化填料附近的水中，可为生物接触氧化利用； （3）为应对突发情况导致湖水溶解氧偏低（如夏季气温较高,突发有机污染等），可在浮床区域多设置景观喷泉，既可做景观用，也可缓解溶解氧突发性偏低的问题。,4、浮床的美学价值及经济效益 采用拼组字的方法将小浮床单元拼组成各种不同尺寸的美术字样，在玄武湖湖面上，作为一种形式新颖的广告项目，招广告商投资，预计将会具有极大的经济效益。例如用一定量的生态浮床单元拼组成某品牌的一句广告语，而玄武湖公园游客较多，必有极佳的广告效果。 另一方面，组成“南京欢迎您”等字样作为城市文化教育宣传标牌，逢重大节日，也可拼组成“欢庆XX节日”也是城市文化展示的新颖形式，又极具美学价值和宣传作用。,5、浮床系统净化效果预期 根据浮床植物美人蕉、风车草种植4个月的氮磷积累量数据，拟以每年种植一期积累量计，经计算得生物浮床净化使TN、TP达（GB3838-2002）III类水标准以上，分别需1.92年、1.18年，,生物接触氧化辅助部分，其净化效果不作细算，但作为人工浮床-生物接触氧化系统的组成系统，其净化效果是肯定的。,4.4、总结 1、拟设计湖泊综合治理方案包括：截污与补水工程；清淤与底泥利用工程；人工浮岛-生物接触氧化净化系统。其中清除淤泥量231万方，32.6万方用于公路拓宽工程，15万方用于淤泥浮床的制作，80万方用于情侣园花圃种植用土，103.4万方用于底泥复合肥的生产。人工浮床-生物接触氧化系统拟覆盖约15公顷湖面，TN、TP恢复（GB3838-2002）III类水标准分别需1.92年、1.18年； 2、2011年5月初南京莫愁湖的水环境整治工程招标项目公司刚刚确定，清淤方案尚未确定，而5月中旬，玄武湖的清淤设备在装运途中撞坏公路栏杆，南京市湖泊的治理亟待解决，可见本设计极具现实意义； 3、城市湖泊污染的综合治理方案的相关报道虽然较少，但其成功案例从根本上对污染湖泊进行了生态修复，不管从方案构想还是治理效果，均可见是符合可持续发展思想的治理方法。我们对玄武湖进行综合治理是也可参照相关成功案例，并在具体实施后，对其效果进行长期监测，根据其实际变化再做应对，以期探索出适用于玄武湖的长期稳定的高效修复方案。,废水稳定塘技术,一.概述,1.定义: 利用天然的或人工的库塘里的水生生态系统,对废水进行净化的生物工程措施。 2.沿革： 1901年美国始建，圣安东尼塘。312万立方米（总容积）面积2134万平方米。,20世纪80年代： 美国7000多座，90%用于5000人以下 小城镇的生活污水的处理。 我国50年代起步，90年代有了113座塘， 1900万立方米/ 天。 3.适用 主要用于生活污水，也可用于食品加工、造纸 、化肥、化工等工业废水。,4.原理： 藻菌共生系统。 5.类型：,6.优缺点：,7.选址： （1） 城镇水体的下游。 （2 ）与住宅区的距离大于500米。 （3 ）地质条件好，不下渗。 （4 ）夏季主导风向下风口。 （5 ）地下水位低。 （6） 尽量利用废地。如旧河道，天然坑洼地等。,二.好氧塘,1.基本条件 1).常年光照条件好。 2）有机负荷低。 3）有预处理（格栅、沉砂、等） 4）有足够的可用土地。 2.类型,3.好氧塘的设计